黃山市淺層地下水中氮污染特征研究

程金蘋(píng) 陳雅婷 汪岑 陳茹 錢(qián)麗萍

（黃山學(xué)院生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，安徽黃山 245041）お

摘要

隨著工業(yè)的發(fā)展、人口增多以及農(nóng)業(yè)氮肥的施用，淺層地下水受到的氮污染越來(lái)越嚴(yán)重，該試驗(yàn)沿黃山市境內(nèi)布設(shè)了23個(gè)淺層地下水采樣點(diǎn)，

結(jié)合單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)與綜合評(píng)價(jià)的方法，對(duì)4和9月份兩期的水樣進(jìn)行檢測(cè)分析，結(jié)果表明，黃山市4月份水質(zhì)優(yōu)良占30%，水質(zhì)良好的占57%，水質(zhì)較好的占0%，水質(zhì)較差的占4%，水質(zhì)極差的占9%；9月份水質(zhì)優(yōu)良的占26%，水質(zhì)良好的占61%，水質(zhì)較好的占4%，水質(zhì)較差的占0%，極差水質(zhì)的占9%。

關(guān)鍵詞 淺層地下水；氮污染；單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)；綜合評(píng)價(jià)

中圖分類(lèi)號(hào) SB181.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0517-6611（2014）19-06327-03

お

Study on Nitrogen Pollution Characteristics in Shallow Groundwater in Huangshan City

CHENG Jin瞤ing, QIAN Li瞤ing et al

(School of Life and Environmental Sciences, Huangshan University, Huangshan, Anhui 245041)

AbstractWith the development of industry, increase of population and abuse of agricultural nitrogen fertilizer, the shallow groundwater nitrogen pollution is becoming more and more serious.23 shallow groundwater sampling points were deployedin Huangshan City, water samples in April and September was analyzed. According to the individual component evaluation and comprehensive evaluation method, it can be concluded that excellent, good, well, poor and extremely poor water quality accounts for 30%, 57%, 0%, 4%, 9% and 26%, 61%, 4%, 0%, 9% in April and September.

Key words Shallow groundwater; Nitrogen pollution; Individual component evaluation; Comprehensive evaluation

お

基金項(xiàng)目 國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目（201210375043）。

作者簡(jiǎn)介

程金蘋(píng)（1991- ），女，安徽安慶人，本科生，專(zhuān)業(yè)：環(huán)境科學(xué)。*通訊作者，教授，博士，從事水環(huán)境污染控制、固體廢棄物綜合利用等領(lǐng)域的研究。

收稿日期 20140529〗

全國(guó)淺層地下水超標(biāo)的主要指標(biāo)是“三氮”，即氨氮（NH3-睳）、硝酸鹽氮(NO3-睳)和亞硝酸鹽氮(NO2-睳) ［2-3］ 。近年來(lái)，水中“三氮”的濃度逐漸升高［4］，主要原因有農(nóng)業(yè)化肥和農(nóng)藥的施用不當(dāng)、生活污水和工業(yè)廢水的大量排放以及垃圾場(chǎng)淋濾和地下油罐的滲漏等。目前，單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)法和綜合評(píng)價(jià)方法是淺層地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)的主要方法，其中單項(xiàng)因子評(píng)價(jià)法能直觀反映水質(zhì)中哪一類(lèi)因子超標(biāo)，且計(jì)算簡(jiǎn)便；而綜合評(píng)價(jià)方法是賦予各指標(biāo)不同的權(quán)重的綜合判斷，這種方法深入淺出，可以使決策者和公眾快捷明了地通過(guò)評(píng)價(jià)結(jié)果掌握水質(zhì)信息［5］。筆者運(yùn)用單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)法和綜合評(píng)價(jià)方法，對(duì)黃山市工業(yè)區(qū)、農(nóng)業(yè)區(qū)以及城鎮(zhèn)居民區(qū)的淺層地下水水質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

1材料與方法

1.1 采樣點(diǎn)布設(shè)及樣品采集

采樣點(diǎn)是根據(jù)黃山市內(nèi)工業(yè)區(qū)、農(nóng)業(yè)區(qū)以及城鎮(zhèn)居民區(qū)的分布特點(diǎn)及水文氣象條件布設(shè)的，共23個(gè)，具有一定的代表性。分別在2013年4和9月進(jìn)行采樣。完成水樣的采集后，加入H2SO4，使水樣的pH為1～2，將其密封，24 h內(nèi)測(cè)定。

1.2試驗(yàn)方法

參照國(guó)家環(huán)?？偩志幹频姆椒?，NO3-睳的測(cè)定采用紫外分光光度法（HJ/T 3462007），NH3-睳的測(cè)定采用納氏試劑比色法（GB7479-87），NO2-睳的測(cè)定采用是N(1草粱)慘葉胺分光光度法 （GB 749387）。

1.3 淺層地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)方法

淺層地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)以水質(zhì)調(diào)查分析資料或監(jiān)測(cè)資料為基礎(chǔ)，可分為單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)和綜合評(píng)價(jià)2種。綜合評(píng)價(jià)根據(jù)獸值劃分淺層地下水質(zhì)量級(jí)別，F(xiàn)值法考慮了各種污染物和最嚴(yán)重污染物的污染指數(shù)，加大了最嚴(yán)重污染物的權(quán)重，更能反映水環(huán)境的污染性質(zhì)和程度［5］。

1.3.1

單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)。

淺層地下水質(zhì)量單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)可以劃分為5類(lèi)，不同類(lèi)別標(biāo)準(zhǔn)值相同時(shí)，從優(yōu)不從劣。其計(jì)算公式為

獸璱=ρ璱 S璱，

式中，F(xiàn)璱為i種污染物評(píng)價(jià)指數(shù)；

ρ璱為i污染物在環(huán)境介質(zhì)中的濃度；

S璱為i污染物的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。お

1.3.2

綜合評(píng)價(jià)。參加評(píng)分的項(xiàng)目，應(yīng)不少于本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，但不包括細(xì)菌學(xué)指標(biāo)。首先進(jìn)行各單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)，劃分組分所屬質(zhì)量類(lèi)別。對(duì)各類(lèi)別按淺層地下水質(zhì)量評(píng)分表規(guī)定，分別確定單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)分值獸璱。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類(lèi)的獸璱值分別為0、1、3、6、10。

其次，選用國(guó)標(biāo)F值法計(jì)算綜合評(píng)分值F，其公式為

F均=1 n∑玭 i=1F璱、

F=〗1 2(F﹎ax+獸均)2，式中，F(xiàn)均為單項(xiàng)組分評(píng)分值F璱的平均值；

F﹎ax為單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)分值獸璱中的最大值；

n為項(xiàng)數(shù)。根據(jù)F值，將F值>7.20、4.25~7.20、2.5~4.25、0.80~2.50、<0.80分別規(guī)定為淺層地下水水質(zhì)極差、較差、較好、良好、優(yōu)良，按這個(gè)規(guī)定劃分淺層地下水質(zhì)量級(jí)別，如“優(yōu)良（Ⅱ類(lèi)）”、“較好（Ⅲ類(lèi)）”。

其中單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)法和綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法是引用《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB/T14848-93）》的評(píng)價(jià)方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃山市淺層地下水中“三氮”含量分析

從各個(gè)采樣點(diǎn)“三氮”含量（表1）可以看出，淺層地下水中NH3-睳和NO3-睳的含量多數(shù)采樣點(diǎn)是9月份高于4月份，少數(shù)采樣點(diǎn)4月份高于9月份，但總體變化不大；4、９月份NH3-睳檢出濃度范圍分別為0.015～2.767、0.018～2.970 mg/L，兩期的數(shù)據(jù)中均有16個(gè)采樣點(diǎn)超過(guò)《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類(lèi)水要求，占總采樣點(diǎn)的70%。NH3-睳的超標(biāo)率最為嚴(yán)重，這是因?yàn)镹H3-睳主要來(lái)源于人和動(dòng)物的排泄物中的氮經(jīng)地表徑流以及汽車(chē)尾氣通過(guò)大氣降水降至地面滲流到地下水中；此外，化工、冶金、油漆顏料等工業(yè)廢水也是NH3-睳的來(lái)源。因此，人口密集的城鎮(zhèn)居民區(qū)（如21號(hào)老街）和工業(yè)區(qū)（如3號(hào)強(qiáng)峰）的NH3-睳含量嚴(yán)重超標(biāo)。4、９月份NO3-睳檢出濃度范圍分別為0～10.889、0～11.879 mg/L，超過(guò)《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類(lèi)水要求的為0個(gè)采樣點(diǎn)。NO2-睳的含量在4和9月份基本沒(méi)有變化，總體上4月份稍高于9月份，少數(shù)采樣點(diǎn)9月份高于4月份；4月份NO2-睳檢出濃度范圍為0.009～0.028 mg/L，超過(guò)《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類(lèi)水要求的為2個(gè)采樣點(diǎn)，占總采樣點(diǎn)的9%；9月份NO2-睳檢出濃度范圍為0.008～0.034 mg/L，超過(guò)《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類(lèi)水要求的為3個(gè)采樣點(diǎn)，占總采樣點(diǎn)的13%。

表1 黃山市4、9月淺層地下水中“三氮”含量

mg/L

編號(hào) 采樣點(diǎn)

NO3-睳含量

4月 9月

NO2-睳含量

4月 9月

NH3-睳含量

4月 9月

1 王村 9.451 10.386 0.013 0.009 0.541 0.513

2 同樂(lè) 2.005 2.582 0.013 0.012 0.293 0.358

3 強(qiáng)峰 4.173 2.816 0.028 0.034 2.767 2.970

4 徽城鎮(zhèn) 8.242 9.844 0.019 0.017 0.562 0.788

5 武陽(yáng) 8.775 9.488 0.012 0.011 0.026 0.033

6 漳潭 9.339 10.497 0.011 0.011 0.033 0.027

7 萬(wàn)安鎮(zhèn) 6.297 7.213 0.014 0.012 0.068 0.046

8 流口 4.094 5.142 0.011 0.010 0.015 0.018

9 齊云山小學(xué) 4.935 4.646 0.014 0.016 0.164 0.190

10 瑤溪 6.443 5.938 0.011 0.010 0.264 0.315

11 五城鎮(zhèn) 8.290 9.194 0.012 0.009 0.397 0.462

12 城北工業(yè)園 2.986 4.462 0.011 0.010 0.276 0.352

13 巖寺 10.889 11.257 0.018 0.017 0.289 0.322

14 循環(huán)經(jīng)濟(jì)園 3.913 4.130 0.009 0.013 0.274 0.382

15 碧陽(yáng) 8.781 8.792 0.011 0.010 0.254 0.125

16 屏山 4.047 5.216 0.016 0.011 0.352 0.404

17 博村 9.992 11.879 0.028 0.027 0.306 0.295

18 陽(yáng)湖 0 0 0.011 0.008 0.286 0.311

19 篁墩 1.135 2.003 0.017 0.022 0.271 0.322

20 經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū) 4.000 5.967 0.014 0.013 0.310 0.443

21 老街 3.600 3.139 0.017 0.014 1.926 2.416

22 祁山鎮(zhèn) 1.285 2.900 0.009 0.008 0.182 0.208

23 鳧峰鄉(xiāng) 2.615 4.380 0.011 0.009 0.015 0.026

2.2 淺層地下水質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)

利用綜合評(píng)分值獸的計(jì)算公式，計(jì)算出黃山市4、9月份淺層地下水質(zhì)量的F值，并對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)（表2），由表2可以得出各個(gè)采樣點(diǎn)綜合評(píng)價(jià)級(jí)別在23個(gè)采樣點(diǎn)中所占比例（圖1）。從圖1可以看出，23個(gè)評(píng)價(jià)點(diǎn)中，4月份水質(zhì)優(yōu)良占30%，9月份水質(zhì)優(yōu)良的占26%，主要分布在歙縣、休寧、黟縣、祁門(mén)，且4和9月份水質(zhì)優(yōu)良的采樣點(diǎn)基本一致，說(shuō)明這些地區(qū)淺層地下水化學(xué)組分含量并未超標(biāo)，可供飲用；4月份水質(zhì)良好的點(diǎn)占57%，9月份水質(zhì)良好的點(diǎn)占61%，均占有較大比重，且4和9月份良好的采樣點(diǎn)基本一致，說(shuō)明這些地區(qū)淺層地下水中化學(xué)組分均符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)適當(dāng)處理后可供飲用；4月份較好水質(zhì)的占0%，9月份較好水質(zhì)的占4%，所占比重均較小，該地區(qū)水適合生活飲用水及工農(nóng)業(yè)用水；4月份水質(zhì)較差的占4%，9月份水質(zhì)較差的占0%，說(shuō)明黃山市較差水質(zhì)的水比重很少，且這些地區(qū)的淺層地下水適用于工農(nóng)業(yè)用水，不適合飲用；屬于極差水質(zhì)的水4月份和9月份相同，均占9%，且地點(diǎn)完全相同，即老街和強(qiáng)峰，屬人口密集區(qū)和工業(yè)區(qū)，這些地區(qū)的淺層地下水不適合飲用。除了人口比較密集的城鎮(zhèn)居民區(qū)徽城鎮(zhèn)（4號(hào)）和老街（21號(hào)）以及工業(yè)區(qū)強(qiáng)峰（3號(hào)）污染嚴(yán)重，黃山市淺層地下水總體水質(zhì)良好。

3 淺層地下水污染防治措施

黃山市淺層地下水的整體情況較好，但仍需要引起大家的關(guān)注，水質(zhì)極差的采樣點(diǎn)是工業(yè)區(qū)強(qiáng)峰和人口密集的屯溪老街，可見(jiàn)，工業(yè)污染和生活污染是引起淺層地下水污染的重要原因。淺層地下水關(guān)系每一個(gè)人的切身利益，雖然一些淺層地下水的污染已無(wú)法挽回，但亡羊補(bǔ)牢，為時(shí)未晚。只有每一個(gè)人都參與進(jìn)來(lái)，從自己做起，才能真正的保護(hù)到淺層地下水。在此對(duì)淺層地下水污染的防治提出了以下措施。

表2 黃山市4、9月淺層地下水質(zhì)量不同級(jí)別

編號(hào) 采樣點(diǎn)

4月

獸值 級(jí)別

9月

獸值 級(jí)別

1 王村 2.060 良好 1.958 良好

2 同樂(lè) 1.160 良好 1.398 良好

3 強(qiáng)峰 10.438 極差 11.213 極差

4 徽城鎮(zhèn) 6.307 較差 2.707 較好

5 武陽(yáng) 0.291 優(yōu)良 0.479 優(yōu)良

6 漳潭 0.378 優(yōu)良 0.482 優(yōu)良

7 萬(wàn)安鎮(zhèn) 0.400 優(yōu)良 0.509 優(yōu)良

8 流口0.435 優(yōu)良 0.250 優(yōu)良

9 齊云山小學(xué) 0.714 優(yōu)良 0.818 良好

10 瑤溪 1.067 良好 1.246 良好

11 五城鎮(zhèn) 1.572 良好 1.800 良好

12 城北工業(yè)園 1.092 良好 1.380 良好

13 巖寺 1.228 良好 0.949 良好

14 循環(huán)經(jīng)濟(jì)園 1.070 良好 1.522 良好

15 碧陽(yáng) 1.044 良好 0.576 優(yōu)良

16 屏山 1.404 良好 1.578 良好

17 博村 1.350 良好 1.318 良好

18 陽(yáng)湖 1.114 良好 1.192 良好

19 篁墩 1.082 良好 1.317 良好

20 經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū) 1.240 良好 1.735 良好

21 老街 7.258 極差 9.070 極差

22 祁山鎮(zhèn) 0.726 優(yōu)良 0.825 良好

23 鳧峰鄉(xiāng) 0.186 優(yōu)良 0.244 優(yōu)良

3.1 控制工業(yè)污染

減少工業(yè)生產(chǎn)中的跑冒滴漏現(xiàn)象，控制工業(yè)三廢的排放，以避免廢渣廢氣廢水通過(guò)循環(huán)進(jìn)入淺層地下水中。建立污水處理廠，對(duì)排放的工業(yè)廢水及其他廢水進(jìn)行物理化學(xué)或生物處理，嚴(yán)格控制，使達(dá)標(biāo)排放。

3.2控制農(nóng)業(yè)污染

合理使用氮肥，盡量少施用氮肥或根據(jù)農(nóng)作物具體情況合理施用，改進(jìn)施肥技術(shù)，提高氮肥的利用率，以減少氮在土壤中的流失對(duì)淺層地下水的污染，將傳統(tǒng)的漫灌方式改為噴灌和滴灌方式，既節(jié)約了用水，還減少了漫灌所造成的污染，禁止使用未處理過(guò)的污水進(jìn)行灌溉。

3.3控制汽車(chē)尾氣的排放

汽車(chē)尾氣排放的氮氧化物是大氣污染的主要原因之一，同時(shí)，它能夠經(jīng)過(guò)大氣降水的作用進(jìn)入土壤和地表水中，滲流進(jìn)淺層地下水中，使淺層地下水中的氮含量超標(biāo)。嚴(yán)格控制汽車(chē)尾氣的排放不僅對(duì)減輕大氣污染至關(guān)重要，對(duì)淺層地下水的氮污染控制也是不可缺┥俚?。?/p>

3.4 大力開(kāi)發(fā)并推廣具有除氮去氮功能的廢水處理新技┦

一些含氮廢水的排放不可避免，很多地方的含氮廢水雖經(jīng)過(guò)處理，卻很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，在一定程度上是受到了處理技術(shù)的影響。所以，開(kāi)發(fā)廢水處理新技術(shù)有利于氮的去除┬率。

3.5清潔生產(chǎn)

不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)，使用清潔的能源和原料，減少或避免生產(chǎn)、服務(wù)以及產(chǎn)品使用過(guò)程中產(chǎn)生的氮污染。

圖1 黃山市4月份(a)和9月份(b)淺層地下水質(zhì)量不同級(jí)別比例

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